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多伦多的科学家们以从未有过的详细记录下了细胞中全部蛋白质的位置。这种新的蛋白质图谱可以让科学家更加密切地关注到疾病袭来时细胞中发生了何事,也将有助于寻找更好的治疗方法。
由多伦多大学唐纳利中心的Brenda Andrews, Charles Boone,和 Jason Moffat教授所领导的研究团队建立起了最先进的自动化流水线,来监控蛋白质在细胞中所处的位置,以及观察当遗传或环境发生变动时它们怎样做出反应。
这项研究今天发表在该领域内的领先期刊细胞(Cell)杂志上。
关于蛋白质定位的详细数据库将会在这个月通过美国遗传学会的官方杂志——G3:基因|基因组|遗传学提供,以使任何人都可以看到他们所感兴趣的蛋白质的位置和运动情况。
当细胞发挥它们的功能,如合成,维护和修复我们的身体时,它们不断地来回移动蛋白质。但科学家们对我们的细胞里移动情况的发生了解甚少。这就使能显示蛋白质运动和含量的新地图的变化显得可行。就像航运或航空公司的航线能够反映世界经济的状况一样,这个新的蛋白质图谱将有助于科学家更好地了解当他们是健康或患上疾病时,细胞中发生了什么。
蛋白质是基因和它们所负责的细胞中所有活动的共同产物。
“细胞中发生的对人体基本运作至关重要的很多调控作用,都会影响到个体蛋白质的定位以及它们如何移动。如果我们想要弄明白为什么有时细胞是健康的,有时却会患病,那么了解这个调控过程是如何发生的就显得尤为重要,”多伦多大学分子遗传学系的教授Brenda Andrews如此说道。
为了看到并量化细胞中全部6000种蛋白质中的大多数,研究人员从令人难以置信的2000万个细胞中收集数据。十多年来,科学家们与机器人工程师紧密合作,由他们设计机器来处理细胞,并由软件工程师设计出基于人工智能的算法来处理大量的数据。
“我们需要大规模这样做的根本原因是因为有太多的蛋白质,”Andrews说,他使用面包酵母作为模型来研究人类细胞生物学。
酵母细胞和人类细胞的工作方式非常相似,但它们也有较少的蛋白质,约四分之一的量要比人类细胞中的更为复杂。这种相对简单性使研究者们如Andrews 和 Boone可以利用酵母来研究一些在酵母和人类细胞中共同起作用的基本过程。
他们的团队不仅将正常细胞中蛋白质的运动情况和含量绘制成图,他们也观察到当细胞携带可能会导致遗传性疾病的突变时,或当它们暴露于不同的药物中时发生了什么。
“我们开发出的方法可以使科学家们能够检测细胞中的所有蛋白,以及当面对任何形式的变动时蛋白质怎样发生变化,”Andrews说。
接下来,研究人员将使用这个有力的工具来探究蛋白质在人类细胞诸如癌细胞中怎样移动,以便更好地了解该疾病的起源,同时也寻找新的治疗方法。
并开始思考如何以最佳方式针对这些变化,”多伦多大学分子遗传学系的另一位教授Moffat说道。